沿海滩涂不同围垦历史与土地利用方式下土壤碳氮的变化特征

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kongs874
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滨海滩涂是重要的土地后备资源,围垦开发滩涂已经成为我国滨海地区获取土地资源的重要途径,为促进区域社会、经济发展起着重要作用。同时,滩涂围垦会导致土壤条件发生较大变化,影响土壤中物质循环过程。在大尺度上,可能改变区域乃至全球的碳氮收支与平衡,进而影响全球的气候变化,小尺度上讲,滩涂土壤理化性质在围垦过程中也会随之发生变化,这一变化过程对于区域生态安全、粮食生产、农户行为偏好与政府制定相关决策有重要影响。因此,探讨不同滩涂围垦历史与土地利用方式下土壤碳、氮的时空变化规律,可为科学评价开发利用滩涂湿地对土壤质量的演变及土壤碳氮循环的影响提供依据,同时对指导滨海地区新的滩涂开发利用及后续土地管理有一定的实践意义。本研究以江苏东台为研究区,选取未围垦光滩(记为0年)及围垦时间距今大约为50、100、300、500、700、1000年的地段分别作为研究实验地,同时,为研究土地利用方式的效应,在各年限下土地利用方式较为稳定的林地、旱地和水田设置实验样地,共设置不同围垦历史的样带3个,不同土地利用方式的样地各有3个重复。研究东台沿海滩涂不同围垦历史和土地利用方式下的土壤碳、氮的空间分布、动态变化特征及相关关系,结果如下:(1)滩涂围垦活动会使土壤理化性质发生剧烈变化,具体表现为:围垦0年到1000年,土壤pH从8.65到7.94,电导率从3.50 dS·m-1到0.21 dS·m-1,Na+、Ca2+含量及容重随围垦历史的延长而降低,分别从3131.33 mg·kg-1到108.04 mg·kg-1,从631.90 mg·kg-1到318.99 mg·kg-1,从1.32 g·cm-3到0.91 g·cm-3;在0~100年内降幅较大,100年以上降幅减小;土壤Mg2+含量在0~100年间从434.7 mg·kg-1逐渐降低至147.03 mg·kg-1,在100~1000年间增加至454.89 mg·kg-1;土壤K+含量在围垦50年后从250.80 mg·kg-1急剧下降到100.40mg·kg-1,但在50~700年内均无显著变化,1000年后又显著增加至120.56 mg·kg-1;土壤全磷和有效磷含量则随时间的增加整体呈现先增后减的趋势,在围垦300年时达到最大,平均含量分别达到1079.63 mg·kg-1、39.89 mg·kg-1。不同土地利用方式下,水田pH和容重显著低于林地和旱地(p<0.05),但电导率和Na+含量显著高于林地和旱地(p<0.05);而土地利用方式对土壤全磷和有效磷影响不明显。(2)土壤碳、氮含量分析表明,土壤总有机碳、易氧化碳、全氮、碱解氮含量随围垦历史的延长逐年上升,但增加的速度逐渐下降,围垦0年到1000年分别从0.74 g·kg-1到8.28 g·kg-1,0.61 g·kg-1到1.28 g·kg-1,0.27 g·kg-1到1.16 g·kg-1,0.03 g·kg-1到0.13 g·kg-1;可溶性有机碳随时间的增加未表现出显著的变化;土壤全碳随围垦历史的延长表现出先增后减的趋势,在100年时达到最大,为15.00 g·kg-1;而无机碳则急剧降低,从0年含量为9.49 g·kg-1,到1000年时降至1.41 g·kg-1;土壤有机碳活性组分的分配比例显著降低,且在围垦100年后趋于稳定,土壤碳氮比则逐年增加。不同土地利用方式下,水田土壤全氮、总有机碳及其活性组分可溶性有机碳和易氧化碳含量均高于林地、旱地和光滩,土地利用方式对土壤碱解氮的影响不显著。(3)除了全磷、有效磷和K+含量,其他土壤理化指标及碳、氮相关指标均与围垦历史存在显著相关关系,说明随着围垦历史的延长,垦后土壤会从高盐高碱的自然状态逐渐向适于农业耕作的方向转变,且会显著增加土壤碳、氮含量。(4)土壤总有机碳与土壤基本理化性质间有较强的相关性,具体表现为与pH、电导率、容重和Na+、Ca2+、K+含量之间为极显著负相关,与全磷和有效磷呈显著正相关;全氮、易氧化碳、碱解氮与土壤理化间的相关关系与总有机碳的基本一致。说明土壤发育限制因子与土壤养分呈显著负相关,而有机质的增多改善了土壤条件,土壤容重降低,透气透水性增强。总之,结果表明,围垦后土地利用活动总体上使滩涂土壤条件得到了较大的改善,特别是增加土壤有机碳氮的积累,同时水田在4种土地利用方式中脱盐脱碱效果最佳,且固碳固氮潜力大。
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